_2_3_d范围内平晶平面度测量方法分析(1)
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
调整出3条干涉条纹。干涉条纹间距a在1.2mm左右， 此时Φ80mm平晶在视场内的像实测直径为Φ4.8mm左 右。
读取e1点数据时，首先将微分螺杆旋转到J3-J4方
学术论文 Academic Papers
向，距被测平晶在视场内像的边缘约1/10半径处的位置 读数。读取e2点数据时，则需在距被测平晶视场内像的 边缘约2/5半径处的位置读数。读取e3和e4点数据时可在 图2所示位置直接读数。
参考文献
[1] 徐英华. 膜式燃气表技术手册[M]. 北京：中国计量出版社，2004. [2] 苏彦勋，梁国伟，盛健. 流量计量与测试[M]. 北京：中国计量出
版社，2007. [3] 王池. 流量测量不确定度分析[M]. 北京：中国计量出版社，2002.
[4] 段慧明，王自和. 液体流量标准装置和标准表法流量标准装置 [M]. 北京：中国计量出版社，2004.
注：视场内的干涉条纹图像相对平晶实际位置旋转了180度
图2 读数位置的选择
规格为Φ80mm的被检平晶，有效直径Φ72mm， (2/3)d为Φ48mm，则上述1/10和2/5的计算方法如下：
（80-72）/80=0.1
Байду номын сангаас
（80-48）/80=0.4
（1）
其中a为干涉条纹间距，（mm）。 过直径处干涉条纹最大弯曲量的求解公式：
光源是钠单色灯。标准平晶规格是Φ150mm的二等平
晶， 2006年上级部门的检定数据为表1所示。
表1 标准平晶的检定数据
位置（mm） （1-2）截面 （μm） （3-4）截面 （μm）
-70
0
0
-48
+0.029
+0.027
0
+0.037
+0.033
+48
+0.019
+0.017
+70
0
0
按照检定规程的要求，需要计算标准平晶在 Φ96mm范围内的平面度，参照参考文献[3]可求出F96的 值为+0.013μm，标准平晶的（1-2）和（3-4）截面表 面形状均为凸，符号为正，符合检定规程的要求。 2.2 测量截面位置的确定方法与测量时读数位置的确 定与计算 2.2.1 测量截面位置的确定方法
测量平晶工作面相互垂直的两截面平面度的方 法。按照截面位置与干涉条纹方向的对应关系可用以 下方法：
标准平晶和被检平晶不转动，仅调整三个支点， 使干涉条纹转动。旋转到可以测量J1-J2和J3-J4截面平 面度。具体调整方法可参照参考文献[3]。 2.4 相互垂直的两截面所对应的干涉条纹与平晶平面 度计算示例
另外，由于等厚干涉仪视场内干涉条纹和平晶的 像相对于平晶在仪器内的实际位置旋转了180°，因 此，在进行平晶表面形状凹凸判断时，特别需要注意 的是加压点位置应以视场内所看到加压工具的像的位 置为准。
参考文献
[1] JJG28-2000 平晶检定规程. 国家质量监督检验检疫总局． [2] C4-1型平面等厚干涉仪说明书．国家计量局北京计量仪器厂． [3] 宫美望，刘文君．平晶检定时干涉条纹的快速调整方法与平面
；
∆F(2/3)d 为标准平晶在被检平晶的（2/3）d范围内的 平面度，（μm），
21 2008/4 总第206期 国内统一刊号 CN31-1424／TB
学术论文 Comprehensive Academic PRapeveierws
；
λ为钠单色灯光的波长，（μm）。 2.3 有效直径d和（2/3）d范围内的平面度测量方法
学术论文 Comprehensive Academic PRapeveierws
(2/3)d范围内平晶平面度测量方法分析
宫美望 范军华/青岛市计量测试所
在JJG28-2000 平晶检定规程中，对平晶有效直径d范围内的平面度和（2/3） d范围内的平面度均有规定的要求。但该规程附录D 中的计算公式和图示并不是平 晶有效直径d范围内的平面度测量方法，且没有给出（2/3）d范围内的平面度测量方 法，该文将对此问题进行分析，最后给出了符合现行规程要求的新测量方法，补充 了计算公式。 关键词 平晶；有效直径；平面度
22 国内统一刊号 CN31-1424／TB 2008/4 总第206期
Abstract：The JJG28-2000 verification regulation are specified the optical flat flatness in the effective diameter range and (2/3)d range.The formula is given for calculating the flatness in the optical flat diameter range in Appendix D,but did not give the measurement method of flatness in the effective diameter range and the (2/3)d range,in this paper we carefully analyze this question,the final a new measurement method is given,and a formula for calculating added. Keywords：optical flat; equal thickness interferometer; equal inclination interferometer; effective diameter; flatness
首先是环境温度控制问题，平晶平面度的大小和 表面凹凸都与温度变化密切相关。尤其是温度随时间 的变化量（例如规格为Φ80mm的一级平面平晶，要求 温度24小时变化量不超过1.5℃，1小时变化量不超过 0.2℃），不注意这一点则表面形状凹凸判断会出错， 平面度测量不准确。手动调整干涉条纹时间过长，短 时间内被测平晶局部温升过快，调整结束再恒温一段 时间后进行测量和表面形状凹凸判断，结果更可信。
以J1-J2截面为例的平晶平面度计算： （1）读取数据（以规格为Φ80mm的一级平面平 晶为例） 在等厚干涉仪上使用微分螺杆，按照图2的位置读 取数据。（表2）
表2 J1-J2截面的测量数据 （mm）
e1
e2
e3
e4
4.803
4.739
4.620
3.492
（2）准确判断被测平晶的表面凹凸情况，来确定
F1和F2的正负号，使平晶平面度计算更为准确。本例
判断为凸。
（3）计算有效直径（Φ72mm）范围内的平面度
和三分之二有效直径（Φ48mm）范围内的平面度
将表2的测量数据代入公式（4）和公式（5）。钠
单色灯光波长取0.5893μm；F96 的值取+0.013μm；由 于中心（2/3）d的表面偏差方向与有效直径d范围内偏
对于单工作面平面平晶，被检的两个截面应与刻 字成45°，亦可选择任意互相垂直的截面。对于双工 作面平晶，平面度的检定应在任意互相垂直的截面上 进行。
在等厚干涉仪内平晶的实际位置如图1所示：
图1 两截面位置的选择
2.2.2 测量时读数位置的确定与计算 以J1-J2截面为例，在等厚干涉仪视场内读数位置
如图2所示。 规格为Φ80mm的被检平晶，在等厚干涉仪视场内
联，所以组合后的不确定度为
由于大多数情况下装置内使用的音速喷嘴的不确 定度是相同的，因而其合成不确定度总是等于单个喷 嘴使用时的不确定度。但对于不同流量、不同不确定 度的喷嘴组合，装置的合成不确定度总是大于喷嘴中 的最小不确定度。
音速喷嘴式燃气表校验装置利用音速喷嘴的优点 实现多台燃气表同时检测，大大提高了检测的工作效 率，但在检测过程中要特别注意装置中台位差不同对 检测结果的影响。
Analysis of a newly developed domestic gas meter calibration equipment
LI Changwu (Suzhou Institute of Measurement and Testing )
Abstract：Introduced a newly developed sonic nozzle as standard meter domestic gas meter calibration device, on the basis of large number experiments, reached the differences among tablesite device, and the comparison of test results between the sonic nozzle gas meter checking device and the bell gas flow standard devices, at last uncertainty of measurement devices carried out a roughly assessment. Keywords：gas meter；sonic nozzle；calibration equipment；uncertainty
（2）
其中bd 为被检平晶有效直径d范围内的弯曲量， （mm）。
（3）
ଖதb(2/3)d 为被检平晶（2/3）d范围内的弯曲量， （mm）。
平面度计算公式如下：
Fd =F1 - ∆Fd
（4）
式中：F1 为被检平晶与标准平晶在被检平晶的有
效直径d范围内的平面度之和，计算时需根据凹凸决定
差方向一致，同为凸，所以F1 和F2 都取正号。 如果被检平晶的规格大于Φ100mm，F96 的值不可
用，可以使用F140 为+0.037μm，具体参照参考文献[3] 的介绍。
（a）Φ72mm（有效直径）范围内的平面度：
（b）Φ48mm（有效直径d的三分之二）范围内的 平面度：
同理，依据上述步骤可以求出J3-J4截面的平面 度，如果J1-J2截面和J3-J4截面的平面度符号相同， 取其大者为该平晶平面度。如果两截面平面度符号相 反，取二者绝对值之和为该平晶平面度。 3 平晶表面形状的凹凸判断需特别注意的问题
[5] 李春辉,王池,王东伟. 音速喷嘴法气体流量标准装置的不确定度 分析[J].计量技术，2007，3：66-68.
[6] JJG 620—1994 临界流流量计检定规程. 北京：中国计量出版 社，1994.
[7] ISO 9300:2005(E) Measurement of gas flow by means of critical flow Venturi nozzles.
度计算．工业计量,2007(5)：8-11．
Analysis of the measurement method of the
optical flat flatness in the (2/3)d range
Gong Meiwang, Fan Junhua (Qingdao Institute of Measurement and Testing)
20 国内统一刊号 CN31-1424／TB 2008/4 总第206期
出（2/3）d范围内的平面度测量方法，本文将对此问题
进行详细分析。给出了符合现行规程要求的新测量方
法。
2 平晶有效直径d和(2/3) d范围内的平面度测量方法
2.1 标准器的选择与要求
我单位平面等厚干涉仪的型号是C4-1型，使用的
1 引言 在JJG28-2000 平晶检定规程中，规格小于或等
于Φ60mm的一级平面平晶，仅对有效直径d范围内的
平面度有规定的要求。对于其余平晶有效直径d范围 内的平面度和（2/3）d范围内的平面度均有规定的要 求。但是该规程附录D 中的计算公式和图示中没有给
5 小结 音速喷嘴式燃气表校验装置是采用多个喷嘴并
符号的正负，（μm），
；
∆Fd 为标准平晶在被检平晶的有效直径d范围内的 平面度，（μm），
；
F(2/3)d =F2 - ∆F(2/3)d （5） 式中：F2为被检平晶与标准平晶在被检平晶的 （2/3）d范围内的平面度之和，计算时同样需根据凹凸 决定符号的正负，
读取e1点数据时，首先将微分螺杆旋转到J3-J4方
学术论文 Academic Papers
向，距被测平晶在视场内像的边缘约1/10半径处的位置 读数。读取e2点数据时，则需在距被测平晶视场内像的 边缘约2/5半径处的位置读数。读取e3和e4点数据时可在 图2所示位置直接读数。
参考文献
[1] 徐英华. 膜式燃气表技术手册[M]. 北京：中国计量出版社，2004. [2] 苏彦勋，梁国伟，盛健. 流量计量与测试[M]. 北京：中国计量出
版社，2007. [3] 王池. 流量测量不确定度分析[M]. 北京：中国计量出版社，2002.
[4] 段慧明，王自和. 液体流量标准装置和标准表法流量标准装置 [M]. 北京：中国计量出版社，2004.
注：视场内的干涉条纹图像相对平晶实际位置旋转了180度
图2 读数位置的选择
规格为Φ80mm的被检平晶，有效直径Φ72mm， (2/3)d为Φ48mm，则上述1/10和2/5的计算方法如下：
（80-72）/80=0.1
Байду номын сангаас
（80-48）/80=0.4
（1）
其中a为干涉条纹间距，（mm）。 过直径处干涉条纹最大弯曲量的求解公式：
光源是钠单色灯。标准平晶规格是Φ150mm的二等平
晶， 2006年上级部门的检定数据为表1所示。
表1 标准平晶的检定数据
位置（mm） （1-2）截面 （μm） （3-4）截面 （μm）
-70
0
0
-48
+0.029
+0.027
0
+0.037
+0.033
+48
+0.019
+0.017
+70
0
0
按照检定规程的要求，需要计算标准平晶在 Φ96mm范围内的平面度，参照参考文献[3]可求出F96的 值为+0.013μm，标准平晶的（1-2）和（3-4）截面表 面形状均为凸，符号为正，符合检定规程的要求。 2.2 测量截面位置的确定方法与测量时读数位置的确 定与计算 2.2.1 测量截面位置的确定方法
测量平晶工作面相互垂直的两截面平面度的方 法。按照截面位置与干涉条纹方向的对应关系可用以 下方法：
标准平晶和被检平晶不转动，仅调整三个支点， 使干涉条纹转动。旋转到可以测量J1-J2和J3-J4截面平 面度。具体调整方法可参照参考文献[3]。 2.4 相互垂直的两截面所对应的干涉条纹与平晶平面 度计算示例
另外，由于等厚干涉仪视场内干涉条纹和平晶的 像相对于平晶在仪器内的实际位置旋转了180°，因 此，在进行平晶表面形状凹凸判断时，特别需要注意 的是加压点位置应以视场内所看到加压工具的像的位 置为准。
参考文献
[1] JJG28-2000 平晶检定规程. 国家质量监督检验检疫总局． [2] C4-1型平面等厚干涉仪说明书．国家计量局北京计量仪器厂． [3] 宫美望，刘文君．平晶检定时干涉条纹的快速调整方法与平面
；
∆F(2/3)d 为标准平晶在被检平晶的（2/3）d范围内的 平面度，（μm），
21 2008/4 总第206期 国内统一刊号 CN31-1424／TB
学术论文 Comprehensive Academic PRapeveierws
；
λ为钠单色灯光的波长，（μm）。 2.3 有效直径d和（2/3）d范围内的平面度测量方法
学术论文 Comprehensive Academic PRapeveierws
(2/3)d范围内平晶平面度测量方法分析
宫美望 范军华/青岛市计量测试所
在JJG28-2000 平晶检定规程中，对平晶有效直径d范围内的平面度和（2/3） d范围内的平面度均有规定的要求。但该规程附录D 中的计算公式和图示并不是平 晶有效直径d范围内的平面度测量方法，且没有给出（2/3）d范围内的平面度测量方 法，该文将对此问题进行分析，最后给出了符合现行规程要求的新测量方法，补充 了计算公式。 关键词 平晶；有效直径；平面度
22 国内统一刊号 CN31-1424／TB 2008/4 总第206期
Abstract：The JJG28-2000 verification regulation are specified the optical flat flatness in the effective diameter range and (2/3)d range.The formula is given for calculating the flatness in the optical flat diameter range in Appendix D,but did not give the measurement method of flatness in the effective diameter range and the (2/3)d range,in this paper we carefully analyze this question,the final a new measurement method is given,and a formula for calculating added. Keywords：optical flat; equal thickness interferometer; equal inclination interferometer; effective diameter; flatness
首先是环境温度控制问题，平晶平面度的大小和 表面凹凸都与温度变化密切相关。尤其是温度随时间 的变化量（例如规格为Φ80mm的一级平面平晶，要求 温度24小时变化量不超过1.5℃，1小时变化量不超过 0.2℃），不注意这一点则表面形状凹凸判断会出错， 平面度测量不准确。手动调整干涉条纹时间过长，短 时间内被测平晶局部温升过快，调整结束再恒温一段 时间后进行测量和表面形状凹凸判断，结果更可信。
以J1-J2截面为例的平晶平面度计算： （1）读取数据（以规格为Φ80mm的一级平面平 晶为例） 在等厚干涉仪上使用微分螺杆，按照图2的位置读 取数据。（表2）
表2 J1-J2截面的测量数据 （mm）
e1
e2
e3
e4
4.803
4.739
4.620
3.492
（2）准确判断被测平晶的表面凹凸情况，来确定
F1和F2的正负号，使平晶平面度计算更为准确。本例
判断为凸。
（3）计算有效直径（Φ72mm）范围内的平面度
和三分之二有效直径（Φ48mm）范围内的平面度
将表2的测量数据代入公式（4）和公式（5）。钠
单色灯光波长取0.5893μm；F96 的值取+0.013μm；由 于中心（2/3）d的表面偏差方向与有效直径d范围内偏
对于单工作面平面平晶，被检的两个截面应与刻 字成45°，亦可选择任意互相垂直的截面。对于双工 作面平晶，平面度的检定应在任意互相垂直的截面上 进行。
在等厚干涉仪内平晶的实际位置如图1所示：
图1 两截面位置的选择
2.2.2 测量时读数位置的确定与计算 以J1-J2截面为例，在等厚干涉仪视场内读数位置
如图2所示。 规格为Φ80mm的被检平晶，在等厚干涉仪视场内
联，所以组合后的不确定度为
由于大多数情况下装置内使用的音速喷嘴的不确 定度是相同的，因而其合成不确定度总是等于单个喷 嘴使用时的不确定度。但对于不同流量、不同不确定 度的喷嘴组合，装置的合成不确定度总是大于喷嘴中 的最小不确定度。
音速喷嘴式燃气表校验装置利用音速喷嘴的优点 实现多台燃气表同时检测，大大提高了检测的工作效 率，但在检测过程中要特别注意装置中台位差不同对 检测结果的影响。
Analysis of a newly developed domestic gas meter calibration equipment
LI Changwu (Suzhou Institute of Measurement and Testing )
Abstract：Introduced a newly developed sonic nozzle as standard meter domestic gas meter calibration device, on the basis of large number experiments, reached the differences among tablesite device, and the comparison of test results between the sonic nozzle gas meter checking device and the bell gas flow standard devices, at last uncertainty of measurement devices carried out a roughly assessment. Keywords：gas meter；sonic nozzle；calibration equipment；uncertainty
（2）
其中bd 为被检平晶有效直径d范围内的弯曲量， （mm）。
（3）
ଖதb(2/3)d 为被检平晶（2/3）d范围内的弯曲量， （mm）。
平面度计算公式如下：
Fd =F1 - ∆Fd
（4）
式中：F1 为被检平晶与标准平晶在被检平晶的有
效直径d范围内的平面度之和，计算时需根据凹凸决定
差方向一致，同为凸，所以F1 和F2 都取正号。 如果被检平晶的规格大于Φ100mm，F96 的值不可
用，可以使用F140 为+0.037μm，具体参照参考文献[3] 的介绍。
（a）Φ72mm（有效直径）范围内的平面度：
（b）Φ48mm（有效直径d的三分之二）范围内的 平面度：
同理，依据上述步骤可以求出J3-J4截面的平面 度，如果J1-J2截面和J3-J4截面的平面度符号相同， 取其大者为该平晶平面度。如果两截面平面度符号相 反，取二者绝对值之和为该平晶平面度。 3 平晶表面形状的凹凸判断需特别注意的问题
[5] 李春辉,王池,王东伟. 音速喷嘴法气体流量标准装置的不确定度 分析[J].计量技术，2007，3：66-68.
[6] JJG 620—1994 临界流流量计检定规程. 北京：中国计量出版 社，1994.
[7] ISO 9300:2005(E) Measurement of gas flow by means of critical flow Venturi nozzles.
度计算．工业计量,2007(5)：8-11．
Analysis of the measurement method of the
optical flat flatness in the (2/3)d range
Gong Meiwang, Fan Junhua (Qingdao Institute of Measurement and Testing)
20 国内统一刊号 CN31-1424／TB 2008/4 总第206期
出（2/3）d范围内的平面度测量方法，本文将对此问题
进行详细分析。给出了符合现行规程要求的新测量方
法。
2 平晶有效直径d和(2/3) d范围内的平面度测量方法
2.1 标准器的选择与要求
我单位平面等厚干涉仪的型号是C4-1型，使用的
1 引言 在JJG28-2000 平晶检定规程中，规格小于或等
于Φ60mm的一级平面平晶，仅对有效直径d范围内的
平面度有规定的要求。对于其余平晶有效直径d范围 内的平面度和（2/3）d范围内的平面度均有规定的要 求。但是该规程附录D 中的计算公式和图示中没有给
5 小结 音速喷嘴式燃气表校验装置是采用多个喷嘴并
符号的正负，（μm），
；
∆Fd 为标准平晶在被检平晶的有效直径d范围内的 平面度，（μm），
；
F(2/3)d =F2 - ∆F(2/3)d （5） 式中：F2为被检平晶与标准平晶在被检平晶的 （2/3）d范围内的平面度之和，计算时同样需根据凹凸 决定符号的正负，